組合人工濕地工藝在農(nóng)村生活污水中的應(yīng)用

組合人工濕地工藝在農(nóng)村生活污水中的應(yīng)用

1設(shè)計規(guī)模及廢水水質(zhì)項目的入口處是湖南省某市的廢水，主要來自人類糞便、廚房垃圾、家庭清潔、生活垃圾等。主要污染成分為cod、nh3-n和tp，同時含有少量脂肪和陽離子表面活性劑等污染物。根據(jù)實地調(diào)查和對相關(guān)資料的研究,確定該污水處理工程的設(shè)計規(guī)模為1500m3/d,出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)的一級A標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計進水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)見表1。2生活污水的預(yù)處理結(jié)合農(nóng)村生活污水的特點以及該工程所在地的地理環(huán)境特征,確定該污水處理工程采用組合人工濕地處理工藝。人工濕地污水處理系統(tǒng)采用預(yù)處理→一級表流濕地→垂直潛流濕地→二級表流濕地的組合方式,工藝流程見圖1。由圖1可知,該工藝含A(一級表流濕地)、B(垂直潛流濕地)、C(二級表流濕地)、D(污泥處置)與E(地表徑流收集過濾輔助設(shè)施)五個單元。生活污水首先通過格柵去除較大雜物,然后進入一級表流濕地(即A單元),A單元亦稱生物調(diào)節(jié)與預(yù)處理單元,兼有培育與篩選濕地植物功能。該單元除了對污水進行生物吸收降解、實現(xiàn)生活污水二級處理目標(biāo)外,還兼沉淀池功能,沉淀的目的是防止后續(xù)人工濕地深度處理單元基質(zhì)發(fā)生堵塞。生活污水自A單元流入串聯(lián)的垂直潛流人工濕地組合B單元,再由B單元流入串聯(lián)的表流人工濕地組合C單元。B與C單元設(shè)計為污水深度處理單元,出水可達(dá)標(biāo)排放,或作為景觀用水,或用作綠化用水。處理系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥進入污泥池,濕地植物換季時統(tǒng)一收獲,然后與污泥一起進行合理處置?？煽紤]建沼氣池用以處置污泥和濕地收獲植物。為避免雨水徑流對系統(tǒng)的影響,建立地表徑流收集與過濾輔助系統(tǒng),作為人工濕地處理系統(tǒng)的輔助設(shè)施。3生物多樣性原則組合人工濕地工藝包含以下五大關(guān)鍵技術(shù):①植物資源庫構(gòu)建。濕地系統(tǒng)各個季節(jié)都需要可以直接移植的植株,工程項目立足于自給,在A單元利用污水作為資源來培育優(yōu)勢去污染植物,為系統(tǒng)植物季節(jié)性需求提供保障。項目采用大棚技術(shù),將A單元建設(shè)成為半封閉系統(tǒng),用以防止雨水沖擊,同時可超前對植物進行繁殖培育。②植物選擇與群落模式。項目目標(biāo)是構(gòu)建一個具有高效除污和生產(chǎn)功能的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng),因此系統(tǒng)建設(shè)重視優(yōu)勢植物的選擇和季節(jié)性植物群落模式的構(gòu)建,通過豐富系統(tǒng)生物多樣性來強化濕地生態(tài)系統(tǒng)的時、空與營養(yǎng)結(jié)構(gòu)功能。冬季植物群落模式構(gòu)建是本項目的關(guān)鍵技術(shù)之一。經(jīng)濟型植物選擇可包括景觀花卉、生物能源和藥用植物等。③植物換季。系統(tǒng)中及時便捷的植物換季是保證系統(tǒng)處理效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。本項技術(shù)除在A單元構(gòu)建植物資源庫以保證種苗資源外,還在潛流單元種植一定數(shù)量的木本植物,對季節(jié)性植物采用混、間種方式,確保換季時各單元留存的植物數(shù)量。表流單元植物換季采用快捷方便的浮床移植方法。④浮床技術(shù)。挺水與陸生植物的浮床誘導(dǎo)生根技術(shù)是技術(shù)創(chuàng)新點之一,該技術(shù)采用無土栽培,可避免根系在土壤中腐爛,降低清淤成本;便于移植與收獲,降低運行費用;陸生植物的引入可豐富系統(tǒng)的生物和景觀多樣性,提高系統(tǒng)處理能力;采用浮床分區(qū),降低建設(shè)成本,有利于植物配置與景觀設(shè)計。⑤多級迭流增氧垂直潛流系統(tǒng)。構(gòu)建多級迭流系統(tǒng)有三大目的,一是便于均勻布水和水力調(diào)控,二是有利于防止和處理堵塞,三是污水在每級迭流過程中具有自然充氧的作用,可提高緩沖系統(tǒng)生物再生的速率。4濕地植物群落復(fù)合模式常見的濕地植物見表2。在潛流單元中,主要采用以草本植物為優(yōu)勢季節(jié)性植物群落和以木本植物為長效植物群落混合種植的方式,構(gòu)建結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、功能持續(xù)的濕地植物群落組合模式,形成較為完整的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。在表流單元中采用無土水培技術(shù)構(gòu)建沉水、挺水與浮水混合培植的模式,而挺水植物和篩選的陸生植物的培育采用浮床技術(shù)。5主要處理單元、工藝參數(shù)處理系統(tǒng)工藝參數(shù)及構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)分別見表3、4。6項目開展6.1污染物的去除效果組合人工濕地處理系統(tǒng)運行效果見表5。由表5可知,系統(tǒng)出水水質(zhì)良好,各項指標(biāo)均達(dá)到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)的一級A標(biāo)準(zhǔn),對COD、BOD5、TN、NH3-N、TP的去除率分別達(dá)到了90.9%、91.0%、60.0%、86.9%和91.3%。6.2運營成本燃料和能源采購?fù)赓徣剂霞皠恿χ疙椖克枰牡乃?、電費用,年均合計為3.05萬元。工資和社會福利污水人工濕地深度處理項目定員為2人,人均年工資福利按1.8萬元計,項目年均工資福利費用為3.6萬元。維修費用指項目營運期間建(構(gòu))筑物的修繕費用、植物補種及其他設(shè)施的日常修理維護費用和計提的大修費用,年均合計為3.0萬元。2廢物處理費用項目運行時植物收割將產(chǎn)生固體廢物約30t/a,固體廢物運輸費及填埋費按60元/t計,合計為0.18萬元/a。建構(gòu)筑物折舊費用固定資產(chǎn)折舊按直線法分類折舊計算,凈殘值率為5%,建構(gòu)筑物折舊年限按20年計,項目年均折舊費用為0.09萬元。系統(tǒng)運行成本合計約9.92萬元/a,折合運行成本為0.19元/m3。7生活污水廢水排放廢水針對農(nóng)村生活污水水質(zhì)水量特征,采用組合人工濕地工藝進行處理,效果明顯,運行穩(wěn)定,對COD、BOD5、TN、NH3-N、TP